JPH0533614A - 内燃機関のバルブタイミング制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関のバルブタイミング制御装置におい
て、筒状歯車の移動応答性を向上させると共に、装置の
軸方向の長さを短尺化する。 【構成】 スプロケット２１とカムシャフト２２との相
対回動を筒状歯車２８の軸方向の移動によって変換する
と共に、該筒状歯車２８を２経路の第１，第２油圧通路
３５，３６から給排される油圧を介して移動させる駆動
機構２７を備えたバルブタイミング制御装置であって、
筒状歯車２８の内筒部位２９ａ内周面に各油圧通路３
５，３６の下流端４２，４６が適宜連通する第１受圧室
３３を設ける一方、各油圧通路３５，３６の上流側に夫
々第１，第２切換電磁弁４７，４８を設けると共に、前
記各下流端を第１受圧室３３に対して軸方向へ互いに偏
倚して配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気・排気
バルブの開閉時期を運転状態に応じて可変制御するバル
ブタイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のバルブタイミング制御装置として
は、種々提供されており、その一例としては米国特許第
４，５３５，７３１号公報に開示されたものや、該公報
記載の発明を改良したものとして、本出願人が先に出願
した実願平２−１９５３７号に記載されたものがある。

【０００３】この本出願人が出願したバルブタイミング
制御装置は、図１０に示すように、機関のクランク軸か
ら駆動力が伝達される円筒状のスプロケット１と、該ス
プロケット１の回転力によって例えば吸気バルブを開閉
作動させる駆動カムを一体に有するカムシャフト２と、
該スプロケット１とカムシャフト２との間に噛合して、
左右軸方向の移動に伴い該両者１，２の相対回動位相を
変換する筒状歯車３と、該筒状歯車３を左右軸方向に移
動させる駆動機構４とを備えている。

【０００４】この駆動機構４は、筒状歯車３の前端部側
に有する２つの受圧室５ａ，５ａに相対的に油圧を導入
する油圧回路６と、筒状歯車３の後端部に弾装された圧
縮スプリング７とを備えており、油圧回路６の上流側に
は、三方型の電磁弁８が設けられていると共に、下流側
のカムシャフト２前端部にはスプール弁９ａと電磁アク
チュエータ９ｂとからなる油圧切替機構９が設けられて
いる。

【０００５】そして、機関低負荷時には、コントローラ
１０から電磁弁８，電磁アクチュエータ９ｂに夫々ＯＦ
Ｆ信号（非通電）が出力されて、油供給通路６ａを閉成
する。したがって、オイルポンプ１１から圧送された圧
油は、ドレン通路８ａから排出されて第１受圧室５ａに
供給されず、筒状歯車３は圧縮スプリング７のばね力で
前方に移動し、スプロケット１とカムシャフト２との相
対回動位相を一方側に変換する。

【０００６】一方、低負荷域から中負荷域に移行する
と、電磁弁８にＯＮ信号（通電）が出力されて、オイル
ポンプ１１からの圧油が第１受圧室５ａに導入される。
依って、可動部材１２がストッパ部１３に突き当たるま
で図中右方向に移動し、筒状歯車３を所定量だけ右方向
に移動させるため、スプロケット１とカムシャフト２と
は、他方側へ所定量だけ相対回動する。

【０００７】さらに、高負荷域に移行した場合は、電磁
アクチュエータ９ｂにもＯＮ信号が出力されて、駆動ロ
ッド９ｃがスプール弁９ａをコイルスプリング９ｄのば
ね力に抗して押圧して該スプール弁９ａにより連通路６
ｂと第２油路部６ｄとを連通させる一方、ドレン孔６ｅ
と外部を連通させる。このため、第１受圧室５ａ内の油
圧が外部に排出されると共に、第２受圧室５ｂ内に圧油
が導入されて、可動部材１２を左方向に最大移動させる
と同時に筒状歯車３をさらに右方向へ移動させる。これ
によって、スプロケット１とカムシャフト２が、他方側
へ最大に相対回動する。

【０００８】したがって、スプロケット１とカムシャフ
ト２とを、単に正逆２段階の相対回動変換ではなく、任
意の中間相対回動位相にも安定的に保持することができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、前記先願に
係る発明にあっては、第１，第２受圧室５ａ，５ｂ間に
可動部材１２を設けているため、前述のように筒状歯車
３の中間移動位置から高負荷域に移行して第２受圧室５
ｂ内の圧油によりさらに最大右方向へ移動しようとする
際に、該同じ圧油によって可動部材１２を同時に左方向
に移動させなければならない。このため、筒状歯車３に
対する油圧力が低下して、斯かる中間移動位置から右方
向への移動応答性が低下し、スプロケット１とカムシャ
フト２との相対回動位相変換の遅れが発生する。

【００１０】しかも、電磁アクチュエータ９ｂを、カム
シャフト２の前端部つまりスプロケット１の前端部に前
方へ突出状態に設けたため、装置の軸方向の長さが冗長
となり、該装置を備えた内燃機関のエンジンルームへの
レイアウトの自由度が制約されてしまう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記先願に係
る技術の問題点に鑑みて案出されたもので、とりわけ回
転体とカムシャフトの相対回動位相を変換するピストン
の周面に前記各油圧通路の下流端が開口する受圧室を設
ける一方、前記各油圧通路の上流側に夫々切換弁を設け
ると共に、前記各下流端を受圧室に対して軸方向へ互い
に偏倚して配置したことを特徴としている。

【００１２】

【作用】例えば機関低負荷時には、両切換弁により両油
圧通路が閉成されて受圧室への圧油の供給が遮断され
る。したがって、ピストンは駆動機構により一方向へ移
動して回転体とカムシャフトとを一方側の相対回動位相
に変換する。

【００１３】低負荷域から中負荷域に移行した場合は、
他方側の切換弁が他方側の油圧通路を閉成状態に維持す
ると共に、一方側の切換弁が一方側の油圧通路を閉成す
る。このため、オイルポンプ等から送出された圧油は、
一方側の油圧通路の下流端から受圧室内に供給され、該
受圧室内の圧力上昇に伴いピストンが所定量だけ一方軸
方向へ移動する。したがって、回転体とカムシャフト
は、斯かるピストンの中間移動位置で決定される相対回
動位相に変換する。そして、この状態では、他方側油圧
通路の下流端では、後端側の一部が受圧室に臨んでい
る。

【００１４】ここで、高負荷域に移行すると、両切換弁
が両油圧通路を夫々開成する。このため、他方側の油圧
通路内に流入した圧油も、下流端から受圧室内に供給さ
れ、今度は主として該他方側油圧通路からの圧油によっ
て受圧室の内圧が上昇して、ピストンがさらに一方軸方
向へ速やかに移動して最大移動位置に保持される。した
がって、回転体とカムシャフトは、他方側へ最大に相対
回動変換する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。尚、本実施例も吸気バルブ側に適用したものを示
している。

【００１６】図１は本発明に係るバルブタイミング制御
装置の第１実施例を示し、２１は図外のクランク軸から
タイミングチェーンにより駆動力が伝達される回転体た
る円筒状のスプロケット、２２は一端部２２ａがシリン
ダヘッドのカム軸受２３に回転自在に支持されてスプロ
ケット２１から伝達された回転力により吸気バルブを開
閉作動させるカムシャフトであって、このカムシャフト
２２の一端部２２ａには、スリーブ２４が固定ボルト２
５によって軸方向から固定されている。また、このスリ
ーブ２４は、後端側にスプロケット２１を摺動自在に支
持する大径フランジ２４ａが一体に設けられていると共
に、該大径フランジ２４ａ側の外周にアウタ歯２４ｂが
形成されている。

【００１７】前記スプロケット２４は、筒状本体２１ａ
と、該筒状本体２１ａの後端部外周に一体に設けられた
歯車２１ｂと、前記スリーブ２４の前端部に圧入固定さ
れて、筒状本体２１ａの前端開口を閉塞する円板状のフ
ロントカバー２６とから構成されている。また、前記筒
状本体２１ａの後端側内周面には、インナ歯２１ｃが形
成されている。

【００１８】また、スリーブ２４と筒状本体２１ａとの
間には、後述する駆動機構２７を介して軸方向に移動す
るピストンたる筒状歯車２８が配置されている。この筒
状歯車２８は、長尺な歯車を軸直角方向に切断分割して
形成された２個の歯車構成部２９，３０からなり、両歯
車構成部２９，３０は、夫々縦断面略コ字形を呈し、後
側の歯車構成部３０内に装着されたスプリング３１と連
結ピン３２とにより互いに接近する方向へ弾性的に連結
されている。また、各歯車構成部２９，３０の内外周に
は、両方がはす歯の内歯と外歯が夫々形成されており、
この両内外歯に前記筒状本体２１ａのインナ歯２１ｃと
スリーブ２４のアウタ歯２４ｂがスパイラル噛合してい
る。更に、前側歯車構成部２９は、内筒部位２９ａと外
筒部位２９ｂとが後端側で連結されてなり、内筒部位の
軸方向の長さが外筒部位２９ｂの長さよりも長尺に形成
されて先端側が延出部２９ｃになっている。また、この
筒状歯車２８は、前側歯車構成部２９の内筒部位２９ａ
前端縁がフロントカバー２６の内面に突き当たった位置
で最大前方向（図中左方向）への移動が規制され、一
方、後側歯車構成部３０の後端縁が大径フランジ２４ａ
の内端面に突き当たった位置（図示位置）で最大後方向
への移動が規制されるようになっている。

【００１９】前記駆動機構２７は、前側歯車構成部２９
の延出部２９ｃ側内周面に周方向に沿って形成された円
環状の第１受圧室３３と、前側歯車構成部２９と後側歯
車構成部３０との間に形成された第２受圧室３４と、第
１受圧室３３と該第１受圧室３３を介して第２受圧室３
４に対して圧油を給排する２経路の第１，第２油圧通路
３５，３６と、前側歯車構成部２９とフロントカバー２
６との間に弾装されて筒状歯車２８を後方向に付勢する
圧縮スプリング３７とから構成されている。

【００２０】前記第１油圧通路３５は、シリンダヘッド
とカム軸受２３内及びカムシャフト２２の半径方向に形
成されて、一端部がオイルメインギャラリ３８を介して
オイルポンプ３９と連通する第１通路部４０と、カムシ
ャフト２２とスリーブ２４のボルト挿通孔の内周面と固
定ボルト２５の軸部外周面との間に形成されて、一端部
４１ａが第１通路部４０の他端部に連通し、他端部４１
ｂが図示位置ではスリーブ２４の第１半径方向４２を介
して前記第１受圧室３３に開口した円環状の第２通路部
４１と、スリーブ２４の内部軸方向に略コ字形に折曲形
成されて、第１受圧室３３と第２受圧室３４とを連通す
る連通路４３とから構成されている。

【００２１】前記第２油圧通路３６は、前記第１通路部
４０と並行に形成されて、一端部がオイルポンプ３９に
連通する第３通路部４４と、主として固定ボルト２５の
内部中心軸方向に形成されて、該固定ボルト２５内を直
径方向に穿設された一端部４５ａが第３通路部４４の他
端部に連通しかつ固定ボルト２５の半径方向に屈曲状に
穿設された他端部４５ｂがスリーブ２４の第２半径方向
孔４６を介して図示位置では延出部２９ｃ内周面に開口
する第４通路部４５とから構成されている。つまり、前
記第２通路部４１と第４通路部４５の各他端部４１ｂ，
４５ｂは、第１，第２半径方向孔４２，４６を介して前
後軸方向へ偏倚して配置されている。

【００２２】また、第１，第３通路部４０，４４の途中
には、切換弁たる３ポート２位置型の切換電磁弁４７，
４８が夫々設けられており、この各切換電磁弁４７，４
８は、各第１，第３通路部４０，４４の上下流を連通さ
せるか、各通路部４０，４４とドレン通路４９，５０を
連通させる切り換えを行い、マイクロコンピュータを内
蔵した図外のコントローラによって切り換え作動するよ
うになっている。このコントローラは、機関回転数を検
出するクランク角センサや吸入空気量を検出するエアー
フローメータ等からの各センサ・スイッチ類からの情報
信号に基づいて現在の機関運転状態を検出して、制御信
号を各切換電磁弁４７，４８に出力している。

【００２３】以下、本実施例の作用について説明する。
即ち、例えば機関低負荷時には、図１及び図２に示すよ
うに両切換電磁弁４７，４８にＯＦＦ信号が出力され
て、第１，第３通路部４０，４４の上流側を閉成すると
同時に各通路部４０，４４の下流側とドレン通路４９，
５０を連通させる。このため、第１，第２受圧室３３，
３４内の圧油が、ドレン通路４９，５０から外部に排出
されて各受圧室３３，３４の内圧が低下する。したがっ
て、筒状歯車２８は、図１に示すように圧縮スプリング
３７のばね力で後方向に移動し、後側歯車構成部３０が
大径フランジ２４ａに突き当たって、その最大移動位置
に保持される。依って、スプロケット２１とカムシャフ
ト２２は、一方側へ最大に相対回動し、吸気バルブの閉
時期を遅くするように制御する。

【００２４】一方、機関運転状態が低負荷域から例えば
中負荷域に移行すると、図３に示すように第２切換電磁
弁４８がＯＦＦ状態を維持する一方第１切換電磁弁４７
にＯＮ信号が出力され、ドレン通路４９を閉成すると同
時に第１通路部４０の上下流を連通させる。このため、
オイルポンプ３９から送出された圧油は、第１通路部４
０，第２通路部４１，第１半径方向孔４２を通って第１
受圧室３３内に供給され、さらに連通路４３から第２受
圧室３４内に流入する。したがって、該各受圧室３３，
３４の内圧の上昇に伴い筒状歯車２８が圧縮スプリング
３７のばね力に抗して前方向へ所定量だけ移動する。そ
して、この時点では、図示のように第２油圧通路３６の
第２半径方向孔４６の一部が第１受圧室３３と合致する
ため、前記第１受圧室３３内の圧油の一部が第２半径方
向孔４６から第４，３通路部４５，４４を通ってドレン
通路５０から外部に排出される。このため、第１受圧室
３３に対する油圧が若干低下して、筒状歯車２８を斯か
る中間位置に確実かつ安定的に保持することができる。
依って、スプロケット２１とカムシャフト２２は、該筒
状歯車２８の中間移動位置で決定される相対回動位相に
応じて吸気バルブの開閉時期を最適に制御することがで
きる。

【００２５】さらに、機関が高負荷域に移行した場合
は、図４に示すように両切換電磁弁４７，４８に夫々Ｏ
Ｎ信号が出力されて、各ドレン通路４９，５０を閉成す
ると同時に各油圧通路３５，３６の上下流を連通させ
る。このため、圧油は第１，第２油圧通路３５，３６の
両方を通って第１受圧室３３に供給され、したがって、
該第１受圧室３３の内圧が即座に上昇して筒状歯車２８
はさらに前方向へ速やかに移動し、前側歯車構成部２９
がフロントカバー２６に突き当たって最大前方向移動が
規制される。そして、この時点では、図示のように第１
半径方向孔４２が内筒部位２９ａの内周面で閉塞される
一方、第２半径方向孔４６の開口部全体が第１受圧室３
３と合致し、第２油圧通路３６を通った圧油全体が第１
受圧室３３に作用する。このため、第１受圧室３３の内
圧が十分に上昇し筒状歯車２８は、最大前方向移動位置
に確実に保持される。依って、スプロケット２１とカム
シャフト２２がさらに他方側へ相対回動して吸気バルブ
の閉時期を速めるように制御する。

【００２６】このように、本実施例では、中負荷域から
高負荷域に移行する際に、両油圧通路３５，３６からの
圧油全体が第１受圧室３３に集中的に供給されて、該第
１受圧室３３の内圧が速やかに上昇するため、筒状歯車
２８の前方向への移動応答性が向上する。

【００２７】尚、高負荷域から中負荷域に移行した場合
は、図３の状態と同様に第２切換弁４８のみにＯＦＦ信
号が出力されて、第１受圧室３３内の圧油一部を排出す
るため、該第１受圧室３３の内圧が速やかに低下して、
筒状歯車２８の中間移動位置までの良好な移動応答性を
確保できる。

【００２８】図５は本発明の第２実施例を示し、第１切
換電磁弁４７をバイパスするバイパス通路５１にオリフ
ィス５２が設けられていると共に、ドレン通路４９にリ
リーフ弁５３が設けられている。このリリーフ弁５３
は、図６にも示すように内部パイロット型の電磁弁でド
レン通路４９内の油圧をパイロット圧として利用したも
のである。

【００２９】したがって、機関低負荷時の場合には、図
５及び図７に示すように第１，第２切換電磁弁４７，４
８にＯＦＦ信号が出力されて、各油圧通路３５，３６と
ドレン通路４９，５０を連通させる。このため、第１通
路部４０にオイルポンプ３９から送出された圧油は、バ
イパス通路５１を通ってオリフィス５２で絞られながら
その少量の一部が第１油圧通路３５を通って各受圧室３
３，３４に流入し、筒状歯車２８等の潤滑用に供され
る。一方、他の一部は、ドレン通路４９内に流入し、こ
こでパイロット圧となるが、この時点では十分に小さな
パイロット圧となるため、スプリング５４のばね圧でリ
リーフ弁５３がドレン通路４９を絞り込む。これによっ
て、オイルポンプ３９から送出された圧油の外部への排
出量が大巾に減少し、斯かる装置での潤滑油の消費量が
低下する。このため、オイルポンプ３９容量を小さくす
ることが可能となり、駆動負荷の低減により燃費の向上
を期待できる。

【００３０】尚、機関が低負荷域から中負荷域へ移行し
た場合は、図８に示すように第１切換電磁弁４７にＯＮ
信号が出力されて第１実施例と同様な作用が得られる。
また、中負荷域から高負荷域へ移行した場合も、図９に
示すように両切換電磁弁４７，４８にＯＮ信号が出力さ
れて、第１実施例と同じ作用となる。

【００３１】また、各実施例では、両切換電磁弁４７，
４８を、装置の軸方向ではなく、機関の側部あるいは内
部に配置できるため、該装置の軸方向の長さを可及的に
短尺化できる。

【００３２】本発明は、前記実施例の構成に限定される
ものではなく、各切換電磁弁４７，４８を１個で構成す
ることも可能であり、またこの装置を排気バルブ側ある
いは吸気・排気バルブの両方側に適用することも可能で
ある。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、機関運転変化に応じて、圧油を２経路の油圧通
路から受圧室へ集中的に供給するようにしたため、該受
圧室の内圧が速やかに上昇してピストンを中間移動位置
から軸方向の一方側への移動応答性が向上する。この結
果、回転体とカムシャフトとの相対回動位相変換速度が
上昇し、バルブタイミング制御精度が向上する。

【００３４】しかも、切換弁を、回転体の軸方向の端部
ではなく機関の側部あるいは内部に配置できるため、装
置の短尺化が図れる。したがって、該装置を備えた機関
のエンジンルーム内へのレイアウトの自由度が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体構成図。

【図２】本実施例の作用を示す要部拡大図。

【図３】同作用を示す要部拡大図。

【図４】同作用を示す要部拡大図。

【図５】本発明の第２実施例を示す全体構成図。

【図６】本実施例に供されるリリーフ弁を示す概略図。

【図７】本実施例の作用を示す要部拡大図。

【図８】本実施例の作用を示す要部拡大図。

【図９】本実施例の作用を示す要部拡大図。

【図１０】先願に係る発明を示す全体構成図。

【符号の説明】

２１…スプロケット（回転体）、２２…カムシャフト、
２７…駆動機構、２８…筒状歯車（ピストン）、２９…
前側歯車構成部、３３…第１受圧室、３５…第１油圧通
路、３６…第２油圧通路、４２…第１半径方向孔（下流
端）、４６…第２半径方向孔（下流端）、４７，４８…
第１，第２切換電磁弁（切換弁）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 機関により駆動される回転体と、該回転
   体から伝達された回転力により吸気・排気バルブを開閉
   するカムを備えたカムシャフトと、前記回転体とカムシ
   ャフトとの間に介装されて、カムシャフト軸方向の移動
   に伴い該両者の相対回動位相を変換するピストンと、該
   ピストンを機関運転状態に応じて２経路の油圧通路から
   給排される油圧により軸方向へ移動させる駆動機構とを
   備えたバルブタイミング制御装置であって、前記ピスト
   ンの周面に前記各油圧通路の下流端が開口する受圧室を
   設ける一方、前記各油圧通路の上流側に夫々切換弁を設
   けると共に、前記各下流端を受圧室に対して軸方向へ互
   いに偏倚して配置したことを特徴とする内燃機関のバル
   ブタイミング制御装置。